Sejak lama, teknologi laser telah dikenal karena penggunaannya yang luas dalam pengelasan, pemotongan dan penandaan, dan hanya dalam dua tahun ini, dengan mempopulerkan pembersihan laser secara bertahap, konsep perawatan permukaan laser menjadi semakin banyak. fokus perhatian dan muncul di benak orang. Pemrosesan laser dengan cara non-kontak, fleksibilitas tinggi, kecepatan tinggi, tanpa kebisingan, zona kecil yang terpengaruh panas tanpa merusak substrat, tanpa bahan habis pakai, dan lingkungan rendah karbon.
Perawatan permukaan laser sebenarnya memiliki banyak sekali kategori aplikasi selain pembersihan laser, seperti pemolesan laser, pelapisan laser, pendinginan laser, dan sebagainya. Metode ini digunakan untuk mengubah sifat fisikokimia spesifik permukaan material, misalnya membuat permukaan diproses menjadi fungsi hidrofobik, atau pulsa laser menghasilkan diameter sekitar 10 mikron, kedalaman depresi kecil hanya beberapa mikron. , sebagai cara untuk meningkatkan kekasaran, meningkatkan daya rekat permukaan, dan sebagainya.
Selain pembersihan laser, tahukah Anda jenis perawatan permukaan laser berikut ini?
Pengerasan Laser
Pengerasan laser adalah salah satu solusi untuk pemesinan komponen dengan tekanan tinggi dan kompleks, sehingga komponen dengan tingkat keausan lebih tinggi seperti camshaft dan alat tekuk dapat mengalami tekanan lebih tinggi untuk masa pakai yang lebih lama.
Ia bekerja dengan memanaskan kulit benda kerja yang mengandung karbon hingga suhu sedikit di bawah suhu leleh (900 - 1400 derajat , 40 persen daya iradiasi diserap), sehingga atom karbon dalam kisi logam tersusun ulang ( austenitisasi), dan kemudian sinar laser memanaskan permukaan secara terus-menerus sesuai arah umpan, dan material di sekitar sinar laser mendingin begitu cepat seiring dengan pergerakan sinar laser sehingga kisi logam tidak dapat kembali ke bentuk aslinya, sehingga menghasilkan martensit, yang mana menimbulkan Hal ini menghasilkan martensit dan peningkatan kekerasan yang signifikan.
Kedalaman pengerasan lapisan luar baja karbon yang dicapai dengan pengerasan laser biasanya 0.1-1,5 mm, dan bisa mencapai 2,5 mm atau lebih pada beberapa material. Keunggulan dibandingkan metode pengerasan konvensional adalah:
- Masukan panas yang ditargetkan terbatas pada area lokal, sehingga hampir tidak ada komponen yang melengkung selama pemesinan. Biaya pengerjaan ulang berkurang atau bahkan dihilangkan sama sekali;
- Pengerasan bahkan pada geometri kompleks dan komponen presisi, memungkinkan pengerasan presisi pada permukaan fungsional terbatas lokal yang tidak dapat dikeraskan dengan metode pengerasan konvensional;
- tanpa distorsi. Proses pengerasan konvensional menghasilkan distorsi karena masukan energi dan pendinginan yang lebih tinggi, namun selama pengerasan laser, masukan panas dapat dikontrol secara tepat berkat teknologi laser dan kontrol suhu. Komponennya tetap murni;
- Geometri kekerasan komponen dapat diubah dengan cepat dan "on the fly". Ini berarti tidak perlu mengubah optik/seluruh sistem.
Pemotongan Rambut Laser
Penghasilan kotor laser adalah salah satu proses modifikasi permukaan bahan logam. Dalam proses penataan, laser menciptakan geometri yang tersusun teratur dalam lapisan atau substrat untuk menargetkan perubahan sifat teknis dan mengembangkan fungsi baru. Proses ini umumnya melibatkan penggunaan radiasi laser (biasanya sinar laser pendek) untuk menghasilkan geometri yang tersusun teratur pada suatu permukaan dengan cara yang dapat direproduksi. Sinar laser melelehkan material secara terkendali dan dipadatkan menjadi struktur tertentu melalui manajemen proses yang tepat.
Gambar
Struktur permukaan hidrofobik, misalnya, memungkinkan air mengalir keluar permukaan. Membuat struktur sub-mikron pada permukaan dengan laser berdenyut ultrapendek memungkinkan properti ini diwujudkan dan struktur yang akan dibuat dapat dikontrol secara tepat dengan memvariasikan parameter laser. Efek sebaliknya, misalnya permukaan hidrofilik, juga dapat terjadi.
Untuk mengecat panel otomotif, perlu untuk mendistribusikan "lubang mikro" secara merata pada permukaan lembaran untuk meningkatkan daya rekat cat. Sinar laser berdenyut dengan ribuan hingga puluhan ribu pulsa per detik difokuskan dan kemudian mengenai permukaan gulungan untuk membentuk kumpulan kecil yang dapat larut pada permukaan gulungan pada titik fokus, dan pada saat yang sama, menyisihkan meniup kolam kecil yang dapat larut, sehingga bahan cair dalam kolam yang dapat larut terakumulasi sebanyak mungkin ke kolam yang dapat larut sesuai dengan persyaratan yang ditentukan. Tepi pembentukan tab berbentuk busur, tab kecil dan lubang mikro ini tidak hanya dapat meningkatkan kekasaran permukaan material untuk meningkatkan daya rekat cat, tetapi juga meningkatkan kekerasan permukaan material untuk memperpanjang masa pakai.
Sifat-sifat tertentu dihasilkan oleh penataan laser, seperti sifat gesekan atau konduktivitas listrik dan termal beberapa bahan logam. Selain itu, penataan laser meningkatkan kekuatan ikatan dan masa pakai benda kerja.
Dibandingkan dengan metode tradisional, penataan permukaan dengan laser lebih ramah lingkungan, tidak memerlukan bahan peledak atau bahan kimia tambahan yang bersifat abrasif; dapat diulang dan presisi, laser mencapai struktur terkontrol yang akurat hingga mikron dan sangat mudah untuk ditiru; perawatan yang rendah, laser bersifat non-kontak dan oleh karena itu benar-benar bebas aus dibandingkan dengan peralatan mekanis yang cepat aus; dan tidak memerlukan pasca-pemrosesan, tanpa ada lelehan atau sisa pemesinan lainnya yang tertinggal pada bagian yang diproses dengan laser.
Perawatan Permukaan Suar Laser
Penempaan laser biasanya digunakan dalam permukaan warna laser, juga dikenal sebagai penandaan warna laser. Prinsip prosesnya adalah ketika laser memanaskan material, logam akan dipanaskan secara lokal hingga sedikit di bawah titik lelehnya, dalam parameter proses yang sesuai, pada saat ini, struktur gerbang akan berubah; di permukaan benda kerja akan membentuk lapisan oksida, lapisan film ini di iradiasi cahaya, gangguan cahaya yang terjadi sehingga berbagai warna tempering saat ini, permukaan generasi lapisan lapisan penandaan warna-warni, sepanjang tanpa perlu mengubah sudut pengamatan, pola penandaan akan diubah dalam berbagai warna berbeda.
Droplet Laser menerbitkan laporan tentang perawatan permukaan warna-warni dengan laser ultra-cepat
Warna-warna ini tetap stabil pada suhu hingga sekitar 200 derajat. Pada suhu yang lebih tinggi, suhu gerbang distabilkan. Pada suhu yang lebih tinggi, gerbang kembali ke keadaan semula - tandanya hilang. Kualitas permukaan akan tetap utuh. Tingkat keamanan dan ketertelusuran yang tinggi dalam aplikasi anti-pemalsuan. Selain penandaan hitam baru dengan laser berdenyut ultrapendek, penandaan ini juga cocok untuk penandaan produk dan dengan demikian untuk ketertelusuran unik sesuai dengan arahan UDI.
Kelongsong laser
adalah proses pembuatan aditif untuk bahan hibrida logam dan cermet. Dengan ini, geometri 3D dapat dibuat atau dimodifikasi. Dengan menggunakan metode produksi ini, laser juga dapat digunakan untuk perbaikan atau pelapisan. Oleh karena itu, di sektor kedirgantaraan, manufaktur aditif digunakan untuk memperbaiki bilah turbin.
Dalam pembuatan perkakas dan cetakan, bagian tepi yang retak atau aus serta permukaan fungsional yang berbentuk dapat diperbaiki, atau bahkan dilapisi secara lokal. Untuk mencegah keausan dan korosi, lokasi bantalan, roller atau komponen hidrolik dilapisi dengan teknologi energi atau petrokimia. Dan manufaktur aditif juga digunakan dalam manufaktur otomotif. Banyak komponen ditingkatkan di sini.
Dalam peleburan logam laser konvensional, sinar laser pertama-tama memanaskan benda kerja secara lokal dan kemudian membentuk kolam cair. Serbuk logam halus kemudian disemprotkan langsung ke kolam cair dari nosel kepala pemrosesan laser. Selama peleburan logam laser berkecepatan tinggi, partikel bubuk sudah dipanaskan hingga hampir mencapai suhu leleh di atas permukaan substrat. Akibatnya, lebih sedikit waktu yang diperlukan untuk melelehkan partikel bubuk.
Efeknya: peningkatan kecepatan proses secara signifikan. Karena efek termal yang lebih rendah, peleburan logam laser berkecepatan tinggi juga memungkinkan untuk melapisi bahan yang sangat sensitif terhadap panas, seperti paduan aluminium dan paduan besi tuang. Dengan proses HS-LMD, kecepatan permukaan yang tinggi hingga 1500 cm²/menit dapat dicapai pada permukaan simetris rotasi, sementara kecepatan pengumpanan hingga beberapa ratus meter per menit dapat dicapai.
Bagian atau cetakan yang mahal dapat diperbaiki dengan cepat dan mudah dengan pelapis logam laser bubuk laser. Kerusakan, besar atau kecil, dapat diperbaiki dengan cepat dan hampir tanpa bekas. Perubahan desain juga dimungkinkan. Ini menghemat waktu, tenaga dan material. Apalagi untuk logam mahal seperti nikel atau titanium, cukup berharga. Contoh umum penerapannya adalah bilah turbin, berbagai piston, katup, poros, atau cetakan.
Perawatan Panas Laser
Ribuan laser mini (VCSEL) dipasang pada satu chip. Setiap emitor dilengkapi dengan 56 chip tersebut, sedangkan satu modul terdiri dari beberapa emitor. Area radiasi persegi panjang dapat menampung jutaan mikro-laser dan dapat menghasilkan beberapa kilowatt daya laser inframerah.
VCSEL menghasilkan sinar inframerah-dekat dengan intensitas radiasi 100 W/cm² melalui penampang sinar persegi panjang yang besar dan terarah. Pada prinsipnya, teknologi ini cocok untuk semua proses industri yang memerlukan kontrol permukaan dan suhu yang sangat presisi.
Modul perlakuan panas laser sangat cocok untuk aplikasi pemanasan area luas yang memerlukan presisi dan fleksibilitas. Dibandingkan dengan metode pemanasan konvensional, proses pemanasan baru ini menawarkan tingkat fleksibilitas, presisi, dan penghematan biaya yang lebih tinggi.
Teknologi ini dapat digunakan untuk menutup kantong sel baterai, mencegah aluminium foil kusut sehingga memperpanjang masa pakai baterai. Ini juga dapat digunakan dalam aplikasi seperti pengeringan foil sel, panel surya impregnasi foto, dan perlakuan tepat pada area yang akan dipanaskan dengan bahan tertentu seperti wafer baja dan silikon.
Pemolesan Laser
Mekanisme teknologi pemolesan laser adalah penyempitan permukaan dan peleburan permukaan, yang bergantung pada peleburan kembali permukaan dan pemadatan ulang lapisan peleburan kembali laser. Ketika permukaan logam disinari oleh laser dengan energi yang cukup tinggi, permukaan tersebut mengalami peleburan kembali pada tingkat tertentu, redistribusi dan permukaan halus dicapai oleh tegangan tarik permukaan dan gravitasi sebelum pemadatan.
Seluruh ketebalan lapisan leleh kurang dari tinggi palung ke puncak, sehingga memungkinkan seluruh logam cair mengisi bak di dekatnya, pengisian didorong oleh efek kapiler, sedangkan lapisan leleh yang lebih tebal menginduksi logam cair mengalir keluar. dari pusat kumpulan lelehan, didorong oleh efek termo-kapiler atau efek Marconi, yang memungkinkan terjadinya redistribusi.
Contoh penerapannya seperti keramik silikon karbida, bahan untuk optik teleskop besar yang ringan (terutama cermin berbentuk besar dan kompleks.) RB-SiC, sebagai bahan fase kompleks dengan kekerasan tinggi, secara teknis sulit untuk dipoles dengan presisi permukaan efisiensi rendah. Dengan memodifikasi permukaan RB-SiC yang telah dilapisi sebelumnya dengan bubuk Si dengan laser femtosecond, permukaan optik dengan kekasaran permukaan Sq 4,45 nm dapat diperoleh hanya dalam 4,5 jam pemolesan, yang meningkatkan efisiensi pemolesan lebih dari tiga kali lipat dibandingkan dengan penggilingan dan pemolesan langsung. Pemolesan laser juga banyak digunakan dalam pemolesan cetakan, bubungan, dan bilah turbin.
Peening Tembakan Laser
Peening dampak laser, juga dikenal sebagai laser shot peening, adalah penyinaran laser pulsa pendek (λ=1053nm) dengan kepadatan energi tinggi, fokus tinggi (λ=1053nm) pada permukaan bagian logam, permukaan logam (atau lapisan serapan) di dalam kepadatan daya tinggi laser di bawah aksi pembentukan ledakan plasma seketika, ledakan gelombang kejut dalam batasan pada lapisan pembatas dari lapisan pembatas transfer internal bagian logam, sehingga lapisan permukaan butiran untuk menghasilkan deformasi plastis tekan pada bagian lapisan permukaan yang lebih tebal. Dapatkan tegangan tekan sisa, penghalusan butiran, dan efek penguatan permukaan lainnya. Dibandingkan dengan peledakan tembakan mekanis tradisional memiliki keunggulan sebagai berikut:
- Arah yang kuat: laser bekerja pada permukaan logam pada sudut yang terkendali, efisiensi konversi energi yang tinggi, sedangkan sudut tumbukan proyektil mekanis bersifat acak;
- Kekuatan besar: ledakan laser plasma yang dihasilkan oleh tekanan sesaat hingga beberapa GPa; kepadatan daya: kepadatan daya puncak dampak laser beberapa hingga puluhan GW/cm2;
- Integritas permukaan yang baik: dampak laser pada permukaan hampir tidak ada efek sputtering, sedangkan tembakan mekanis peening, morfologi permukaan rusak sehingga menghasilkan konsentrasi tegangan.
Dampak laser setelah nilai tegangan tekan maksimum lebih baik, tegangan tekan sisa permukaan meningkat sekitar 40 persen hingga 50 persen, umur kelelahan benda kerja, ketahanan terhadap suhu tinggi dan cetakan lentur serta indikator nilai numerik terkait lainnya telah meningkat secara signifikan. . Saat ini telah diterapkan di bidang perawatan permukaan pesawat terbang, perawatan permukaan mesin aero dan lain sebagainya. Diterjemahkan dengan www.DeepL.com/Translator (versi gratis)
